ДЕТОНАЦИЯ

ДЕТОНАЦИЯ (от ср.-век. лат. detonatio - взрыв, лат. detonо - гремлю), распространение со сверхзвуковой скоростью зоны быстрой экзотермич. хим. р-ции, следующей за фронтом ударной волны. Ударная волна инициирует р-цию, сжимая и нагревая детонирующее в-во (газообразную смесь горючего с окислителем), конденсированное ВВ. Фронт ударной волны и зона р-ции образуют в комплексе детонац. волну. Выделяющаяся при р-ции энергия поддерживает ударную волну, обеспечивая самораспространение процесса. Детонация - одна из осн. форм взрывного превращения. Она может распространяться в газах, твердых и жидких в-вах, в смесях твердых и жидких в-в друг с другом и с газами, в последнем случае газ и конденсир. в-во м. б. предварительно смешаны друг с другом (пены, аэрозоли, туманы). Возможна и т. наз. гетерог. детонация, при к-рой слой жидкости или порошка, способных реагировать с газом, находится на стенках заполненной этим газом трубы. Ударная волна срывает капли жидкости или частицы порошка со стенок, смешивает их с газом, образовавшаяся взвесь сгорает за фронтом волны в турбулентном режиме, а выделяющаяся при этом энергия поддерживает распространение процесса. Так, в шахтах ударная волна, возникшая при вспышке газа (метана), сметает кам.-уг. пыль со стен и кровли выработки и образует на своем пути воздушно-пылеугольную смесь, по к-рой может пойти фронт горения, поддерживающий ударную волну, - возникает детонация. Смеси горючего с окислителем могут детонировать только при таких концентрациях компонентов, к-рые обеспечивают выделение достаточно большого кол-ва энергии. Наим. содержание горючего, при к-ром возможна детонация, наз. ниж. пределом ее распространения, наибольшее - верхним. Пределы распространения детонации обычно уже, чем в случае горения. Скорость фронта D детонац. волны в газах, пылегазовых системах составляет обычно 1,5-3 км/с, в твердых в-вах - до 9 км/с. Скорость и потока продуктов р-ции за фронтом волны в 2-4 раза меньше, чем скорость фронта D. Давление в детонац. волне pg равно произведению скорости волны на скорость потока и на плотность r0 исходного в-ва: pg = r0uD. При детонации газов рg обычно составляет 2-3 МПа, в случае конденсир. в-в может достигать 20-40 ГПа; т-ра продуктов детонации составляет 2000-5000 К. Классич. теория детонации позволяет рассчитать скорость и др. параметры детонац. волны с использованием только термодинамич. характеристик исходного в-ва и продуктов р-ции, на основе законов сохранения массы, импульса и энергии. Устойчивая стационарная детонация, самопроизвольно распространяющаяся со скоростью, постоянной для данного в-ва, происходит при условии, если скорость детонац. волны относительно продуктов р-ции равна скорости звука с в них: D — и = с. Если с помощью мощной ударной волны возбудить в среде детонацию с большей скоростью, возникающая за ее фронтом (в продуктах р-ции) волна разрежения настигает фронт детонации, снижает давление и скорость детонации до тех пор, пока они не примут значений, соответствующих условию D - и = с.